package com.zjj.algorithm.learning.atguigu.queue;

import java.util.Scanner;

/**
 * @author zjj_admin
 * @date 2022/10/30 21:54
 */
public class ArrayQueueDemo {

    public static void main(String[] args) {

        //创建一个队列
//        ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
        CircleArrayQueue queue = new CircleArrayQueue(3);
        //接收用户输入
        char key = ' ';
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        //输出一个菜单
        while (loop) {
            System.out.println("s(show): 显示队列");
            System.out.println("e(exit): 退出程序");
            System.out.println("a(add): 添加数据到队列");
            System.out.println("g(get): 从队列取出数据");
            System.out.println("h(head): 查看队列头的数据");
            //接收一个字符
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输出一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addItem(value);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int res = queue.getItem();
                        System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                //查看队列头的数据
                case 'h':
                    try {
                        int res = queue.showHeadQueue();
                        System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                //退出
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }

        System.out.println("程序退出~~");

    }
}


/**
 * 1、front 变量调整： front 就指向队列的第一个元素, 也就是说 arr[front] 就是队列的第一个元素 front 的初始值 = 0 (之前的是 front +1 才是第一个元素，初始值 -1)
 * <p>
 * 2、**rear 变量的调整：rear 指向队列的最后一个元素的后一个位置. 因为希望空出一个空间做为约定. rear 的初始值 = 0 (之前的是 rear 就是最后一个元素，现在是 rear -1 才是最后一个元素，初始值 -1 )**
 * <p>
 * 3、当队列满时，公式是  **(rear  + 1) % maxSize == front** (腿上面是头时，你就没法再被拉长了)
 * <p>
 * 4、对队列为空的条件， rear == front 空 (你的 头距离地面 20cm ，你的腿也是 ，那么你的肉体就不存在了)
 * <p>
 * 5、当我们这样分析， 队列中有效的数据的个数   `(rear + maxSize - front) % maxSize`
 * <p>
 * 6、关于第五点的公式推导，如果非环形队列有效个数是 rear-front。那么是不是就很好理解了
 */
class CircleArrayQueue {


    /**
     * 最大数量
     */
    private int maxSize;
    /**
     * 对头，直接指向对头
     */
    private int front;
    /**
     * 队尾，直接指向队尾
     */
    private int rear;
    /**
     * 队列中的数据
     */
    private int[] arr;


    /**
     * 创建队列的构造器
     *
     * @param arrMaxSize
     */
    public CircleArrayQueue(int arrMaxSize) {
        this.maxSize = arrMaxSize;
        this.arr = new int[arrMaxSize];
        //指向队列头部。
        this.front = 0;
        //指向队尾。
        this.rear = 0;

    }


    public boolean isFull() {
        return (this.rear + 1) % this.maxSize == this.front;
    }


    public boolean isEmpty() {
        return this.front == this.rear;
    }

    /**
     * 向队列中添加数据
     *
     * @param item
     */
    public void addItem(int item) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列已满，不能加入");
            return;
        }
        //直接将数据加入
        arr[rear] = item;
        //将rear后移，必须要考虑取模
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    /**
     * 获取队列中一个数据
     *
     * @return
     */
    public int getItem() {
        if (isEmpty()) {
            throw new NullPointerException("队列为空，不能取数据");
        }
        //这里需要分析出front是指向队列的第一个元素
        //1、现将front的值保存到一个临时变量
        //2、front后移，考虑取模
        //3、将临时保存的变量返回
        int value = arr[front];
        front = (front + 1) % maxSize;
        return value;
    }

    /**
     * 显示队列中的数据
     */
    public void showQueue() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空，没有数据");
            return;
        }
        //思路，从 front 开始遍历
        //此处较难
        for (int i = front; i < front + size(); i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", (i % maxSize), arr[i % maxSize]);
        }
    }


    /**
     * 队列中的有效数据个数
     *
     * @return
     */
    public int size() {
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;

    }

    /**
     * 显示头数据
     *
     * @return
     */
    public int showHeadQueue() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空");
            throw new NullPointerException("队列为空");
        }
        return arr[front];
    }


}


/**
 * 使用数组实现队列
 */
class ArrayQueue {

    /**
     * 最大数量
     */
    private int maxSize;
    /**
     * 对头
     */
    private int front;
    /**
     * 队尾
     */
    private int rear;
    /**
     * 队列中的数据
     */
    private int[] arr;


    /**
     * 创建队列的构造器
     *
     * @param arrMaxSize
     */
    public ArrayQueue(int arrMaxSize) {
        this.maxSize = arrMaxSize;
        this.arr = new int[arrMaxSize];
        //执行队列头部。指向队列第一个数的前一个位置
        this.front = -1;
        //指向队尾，指向队列尾的数据（及最后一个数），初始情况下队列没有数据
        this.rear = -1;

    }


    public boolean isFull() {
        return this.rear == this.maxSize - 1;
    }


    public boolean isEmpty() {
        return this.front == this.rear;
    }

    /**
     * 向队列中添加数据
     *
     * @param item
     */
    public void addItem(int item) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列已满，不能加入");
            return;
        }
        rear++;
        arr[rear] = item;
    }

    /**
     * 获取队列中一个数据
     *
     * @return
     */
    public int getItem() {
        if (isEmpty()) {
            throw new NullPointerException("队列为空，不能取数据");
        }
        this.front++;
        return arr[front];
    }

    /**
     * 显示队列中的数据
     */
    public void showQueue() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空，没有数据");
        }
        for (int i = 0; i < this.arr.length; i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]);
        }
    }

    /**
     * 显示头数据
     *
     * @return
     */
    public int showHeadQueue() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空");
            throw new NullPointerException("队列为空");
        }
        return arr[front + 1];
    }

}
